易错十七 电磁感应现象《电工技术基础与技能》四川省（对口招生）电子信息类 易错题精讲

四川省（对口招生）《电工技术基础与技能》 易错题精讲 易错点十七 电磁感应现象 例1 法拉第电磁感应定律表示闭合电路中感应电动势的大小 ( ) A.与穿过这一闭合电路的磁通变化量成正比 B.与穿过这一闭合电路的磁通变化率成正比 C.与穿过这一闭合电路的磁通大小成正比 D.与穿过这一闭合电路的时间变化量成反比 【错解】A 【错因】对电磁感性现象理解不到位。 【正解】B 【解析】法拉第电磁感应定律，表示闭合电路中感应电动势的大小与穿过这一闭合电路的磁通变化率成正比。 【避错攻略】 电磁感应，又称磁电感应现象，是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，或穿过闭合电路的磁通量发生变化时，导体中产生感应电动势和感应电流的现象。这一现象由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年首次发现 一、 产生条件 要产生电磁感应现象（即产生感应电流），必须同时满足以下两个基本条件： 1.电路必须是闭合且导通的； 2.穿过该闭合电路的磁通量必须发生变化。 （注：若缺少其中任何一个条件，都不会有感应电流产生）。 二、 核心定律与方向判断 1.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。其数学表达式为 。 2.楞次定律：用于判断感应电流的方向。感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即“来拒去留”： 原磁通量增加→感应电流的磁场与原磁场方向相反； 原磁通量减少→感应电流的磁场与原磁场方向相同。 3.右手定则：常用于判断导体做切割磁感线运动时产生的动生电动势的方向。将右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，其余四指所指即为感应电流的方向。 三、 影响感应电流大小的因素 感应电流的大小取决于线圈周围磁场变化的速率，具体受以下因素影响： 磁体或线圈相对移动的速度越快，感应电流越大； 使用磁性更强的磁体； 增加线圈的匝数； 增大线圈的面积以截获更多的磁感线。 四、 典型应用与衍生现象 电磁感应原理在现代电工技术、电子技术等领域有着极其广泛的应用： 1.发电机：利用电磁感应将机械能转化为电能，是水力、风力和火力发电的基础。 2.变压器：利用初级线圈和次级线圈之间变化的磁场来传输电能并调整电压等级，减少远距离输电的能量损耗。 3.涡流（傅科电流）：当大块金属处于变化的磁场中或在磁场中运动时，内部会产生形如水漩涡的感应电流。涡流可用于高频电炉冶炼合金钢、电磁炉加热以及无损检测等；但在电动机和变压器中，为减少发热造成的“涡流损耗”，通常采用表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压成铁心。 4.无线充电与感应加热：如手机等电子设备的无线充电系统，以及汽车中的感应式传感器，均依赖于电磁感应技术实现能量的无接触传输或信号检测。 1. 如图1所示，当导体ab在外力作用下以速度v水平向右移动时，放置在导轨右侧的导体cd将 ( ) A.向左移动 B.向右移动 C.保持不动 D.左右摆动 【答案】B 【解析】当导体ab在外力作用下以速度v水平向右移动时，根据右手定则可判断ab中产生的感应电流方向为b流向a，则cd中的电流方向为c流向d，又根据左手定则可知，通电导体cd受到的安培力向右，因此导体cd将向右移动。答案为B。 2.如图2所示，A、B是两个用细线悬着的闭合铝环，当合上开关S的瞬间( ) 图2 A.A、B环都向左运动 B.A、B环都向右运动 C.A环向左运动，B环向右运动 D.A环向右运动，B环向左运动 【答案】C 【解析】合上开关 S 的瞬间，螺线管中的电流从无到有，产生的磁场也从无到有，穿过 A、B 两个闭合铝环的磁通量都突然增加。根据楞次定律，铝环会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍原磁通量的增加，因此铝环会向磁通量减小的方向运动。A 环在螺线管的左端，会向左运动（远离螺线管，减少磁通量）；B 环在螺线管的右端，会向右运动（远离螺线管，减少磁通量）。所以 A 环向左，B 环向右，选 C。 3.如图3所示，当导体ab向右移动时，a、b两端的电位关系是 ( ) 图3 A. Va>Vb B. Va<Vb C. Va=Vb D.无法确定 【答案】A 【解析】导体 ab 向右移动，切割垂直纸面向里的磁感线，根据右手定则：磁感线穿手心（手心朝里）；大拇指指向导体运动方向（向右）；四指指向感应电流方向（在导体内部由 b 指向 a）。导体 ab 相当于电源，电源内部电流从低电势流向高电势，因此 a 端电势高于 b 端，即Va>Vb，选 A。 1. 如图4所示，若要使矩形线框中产生顺时针方向的感应电流，则矩形线框应 （ ） 图4 A. 向左平移 B.向右平移 C.向上平移 D.向下平移 【答案】B 【解析】长直导线通有向上的电流，根据安培定则，导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，且离导线越远，磁感应强度越小。要使线框中产生顺时针方向的感应电流，根据楞次定律，分两种情况：①若原磁场向里且减弱，感应电流的磁场与原磁场同向（向里），根据安培定则，感应电流为顺时针；②若原磁场向外且增强，感应电流的磁场与原磁场反向（向里），也会产生顺时针电流，但本题线框始终在导线右侧，磁场始终向里，所以只有第一种情况。 线框向右平移时，离导线越来越远，穿过线框的向里的磁通量减小，感应电流为顺时针，符合题意。其他选项：向左平移：磁通量增大，感应电流逆时针；向上 / 向下平移：磁通量不变，无感应电流。所以选 B。 2.如图5所示电路，金属框架平面与磁感线垂直，假定金属棒与框架电阻可忽略不计，电流计内阻R=10Ω，磁感应强度B=1T，导体长50cm，金属棒以2m/s的速度做切割磁感线运动。 图5 （1）求电路中的电流强度I的大小和方向； （2）为了维持金属棒做匀速运动，求外力F的大小和功率。 【答案】(1) 0.1A，逆时;(2) 0.05N，0.1W 【解析】（1）电路中的电流强度 的大小和方向 感应电动势计算：金属棒切割磁感线产生的感应电动势公式为： 代入已知条件：，，， 电流强度计算：电路中只有电流计内阻 ，由欧姆定律： 电流方向判断：根据右手定则：磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向（向右），四指指向即为感应电流在导体中的方向（向上）。因此，电路中电流方向为：金属棒中自下而上，回路中为逆时针方向。 （2）维持金属棒匀速运动的外力 的大小和功率 安培力计算：金属棒受到的安培力公式为：，代入数据： 由于金属棒匀速运动，外力 与安培力大小相等、方向相反，因此： 方向：与运动方向相同（向右）。 外力功率计算：，代入数据： （也可通过电路电功率验证：，能量守恒，结果一致） 3.如图6所示，有一个匝数为1000匝的线圈，如果将一条形磁铁插入线圈，使线圈的磁通量在0.1s内从0增加到0.05Wb。 图6 （1）求线圈中感应电动势的大小； （2）求a、b两点的电压极性； （3）如果线圈电阻为2Ω，外接电阻R为8Ω，求通过电阻的电流及方向； （4）求电阻R产生的平均热量。 【答案】(1)500V;(2) a负b正;(3)50A向上;(4)2000J 【解析】（1）感应电动势的大小：根据法拉第电磁感应定律： （2）a、b 两点电压极性判断 原磁场方向：磁铁 S 极向下插入 → 线圈内磁场方向向下。磁通量变化：向下增加。 感应磁场方向：由楞次定律，感应磁场向上以阻碍磁通量增加。 感应电流方向：右手螺旋定则 → 从上往下看为逆时针 → 线圈内部电流从 b 流向 a。 极性结论：线圈作为电源，内部电流从负极到正极 → b 为正极，a 为负极（即 ）。 （3） 通过电阻 R 的电流及方向 总电阻： 。电流大小：由闭合电路欧姆定律：。电流方向：外部电路中电流从正极流向负极 → 从 b 经 R 流向 a（即通过 R 的电流方向为从下到上）。 （4）电阻 R 产生的平均热量 由焦耳定律：，代入 ， ， ，得： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $